A Produção Enxuta vem sendo aplicada em diversos setores, e a implantação dos seus princípios e práticas, elimina perdas nos processos e contribui para manter a competividade das empresas. Desse modo, o objetivo principal desta dissertação é desenvolver um modelo econômico-probabilístico que auxilie a seleção e priorização de projetos de produção enxuta. Este modelo quantifica os investimentos, benefícios e incertezas associadas através de uma análise econômica-probabilística que apresenta o retorno esperado dos projetos. Com base nesse retorno, a priorização dos projetos de produção enxuta torna-se mais precisa de ser executada pelos tomadores de decisão. O modelo contém 38 critérios qualitativos e quantitativos, os quais estão divididos em: (i) descrição do projeto, (ii) quantificação dos investimentos e (iii) quantificação dos benefícios. Para atingir o objetivo deste trabalho, foram necessárias cinco etapas: (i) selecionar os principiais critérios para avaliação de projetos de produção enxuta; (ii) escolher o método para seleção e priorização dos projetos de produção enxuta; (iii) estruturar um modelo genérico que avalie o retorno e o impacto das incertezas envolvidas no resultado dos projetos de produção enxuta, baseado nos critérios e método selecionados nas etapas anteriores; (iv) aplicar o modelo em uma empresa; (v) analisar e verificar os resultados da aplicação prática para validar o modelo desenvolvido. A principal contribuição desta dissertação é fornecer ao tomador de decisão um modelo que o auxilie a quantificar o retorno dos projetos de produção enxuta, combinando métodos econômicos e probabilísticos. Os métodos econômicos são de fácil entendimento e mais amigáveis aos tomadores de decisão, já os métodos probabilísticos avaliam as incertezas associadas aos projetos de produção enxuta, permitindo uma visão mais completa do retorno esperado. / Lean Manufacturing has been applied in several sectors and the implementation of its principles and practices eliminate losses in the processes, contributing to sustain companies’ competitiveness. Thus, this thesis main objective is to develop an economic-probabilistic model to aid lean manufacturing projects selection and prioritization. This model quantifies the investments, benefits and associated uncertainties based on an economic-probabilistic analysis, which presents the projects expected return. With the expected return, lean manufacturing projects prioritization becomes more precise to be performed by decision makers. The model contains 38 qualitative and quantitative criteria, divided into: (i) project description, (ii) investment quantification and (iii) benefits quantification. To achieve this study’s objective, five steps were performed: (i) selecting the main criteria for lean production projects evaluation; (ii) choosing the method for lean manufacturing projects selection and prioritization; (iii) developing a generic model to evaluate return and associated uncertainties impact on results of lean manufacturing projects, based on the criteria and method selected in previous steps; (iv) applying the model in a company; (v) analyzing and verifying the results from practical application to validate the developed model. The main contribution of this study is to provide to the decision maker a model to quantify lean manufacturing projects returns, connecting economic and probabilistic methods. Economic methods are easy to understand and more user-friendly to decision makers and probabilistic methods can evaluate associated uncertainties on lean manufacturing projects, allowing a more complete vision of the expected returns.

A crise financeira mundial de 2008 associada a fatores intrínsecos adversos afetou fortemente o setor sucroalcooleiro nacional, até então em franca expansão. Ainda que em um momento desfavorável, prevê-se, para um futuro próximo, a retomada dos investimentos no setor, em virtude do aumento da demanda, tanto interna quanto externa, de açúcar e etanol. Nesse contexto, o objetivo do trabalho é avaliar o valor da opção de adiamento, através da análise de opções reais, em projetos de produção de cana-de-açúcar em regiões de grande aptidão à expansão da cultura canavieira: Goiatuba/GO, Maracaju/MS e Uberaba/MG. Os resultados indicam que, sob a ótica da avaliação tradicional de projetos, os três projetos de produção de cana-de-açúcar mostram-se inviáveis, com VPLs de -R$ 4.726.546,86 em Goiatuba/GO, -R$ 3.251.006,50 em Maracaju/MS, enquanto em Uberaba/MG o resultado foi negativo em R$ 3.918.210,03. Através de uma análise de sensibilidade, detecta-se que, para as três regiões, as principais variáveis sujeitas a risco, consideradas no estudo, a afetar o resultado dos projetos são: produtividade, quantidade de ATR e preço de ATR. Essas variáveis são utilizadas para, através da Simulação de Monte Carlo, auferir os desvios-padrão dos retornos dos VPLs de cada projeto, a partir dos quais são calculados os parâmetros para construção de modelo binomial utilizado para valorar a opção de adiamento. Os valores apurados da opção de adiamento para cada região são de R$ 12.774.411,36 para Goiatuba/GO, R$ 2.514.292,71 para Maracaju/MS e R$ 76.086,52 para Uberaba/MG. Quando somados os valores da opção para cada região aos seus respectivos VPLs são apurados os VPLs expandidos: R$ 8.047.864,50 para Goiatuba/GO, R$ -736.713,79 para Maracaju/MS e R$ -3.842.123,50 em Uberaba/MG. Ademais, são definidos os pontos de inflexão das variáveis sujeitas a risco consideradas no trabalho para critério de rejeição dos projetos, tanto na avaliação tradicional de projetos quanto na avaliação a partir das opções reais. Os resultados indicam que a análise de opções reais como critério para rejeição de projetos tende a ser mais maleável em relação às variáveis sujeitas a risco quando comparada à avaliação tradicional de projetos, admitindo menores valores de produtividade, quantidade de ATR e preço do ATR, bem como suportando maiores preços de terra e de custos com corte, carregamento e transporte (CCT) de cana. Não obstante, os VPLs expandidos apontam que o projeto de Goiatuba/GO não deve ser rejeitado, mantendo-se como uma opção de investimento futuro; quanto a Maracaju/MS, a consideração da opção de adiamento na avaliação de projetos não foi suficiente, por si só, para reverter o resultado negativo do VPL tradicional; contudo, pequenos incrementos em variáveis de risco intrínsecas à atividade poderiam tornar o VPL expandido superior a zero, viabilizando o projeto como opção futura de investimento. No caso de Uberaba/MG, o baixo valor da opção de adiamento associado ao já deprimido VPL tradicional leva à rejeição do projeto como opção de investimento futuro. / The global financial crisis in 2008 associated to adverse intrinsic aspects affected significantly the sugarcane sector in Brazil, which was expanding notably until that time. Even though it is in an unfavorable moment, it is forecasted, in a near future, the rebound of investments in the sector, due to the increase of both domestic and international demands for sugar and ethanol. In this scenario, the objective of this study is to evaluate the value of the deferred option, through the analysis of real options, in projects of sugarcane production in regions that have great ability to expand the sugarcane production in Brazil: Goiatuba (Goiás), Maracaju (Mato Grosso do Sul) and Uberaba (Minas Gerais). The results indicate that, regarding the perspective of the traditional evaluation of projects, the three projects of sugarcane production are not viable, with NPVs of -4,726,546.86 reais (Brazilian currency) in Goiatuba (Goiás State), -3,251,006.50 reais in Maracaju (Mato Grosso do Sul State) and - 3,918,210.03 reais in Uberaba (Minas Gerais State). Through a sensitivity analysis, it was discovered that, for the three regions, the major variables subject to risk considered in the study that can affect the results of the projects are: productivity, quantity of TRS (Total Recoverable Sugar) and TRS price. These variables are used to, through the Monte Carlo Simulation, detect the standard deviations of the NPVs\' returns of each project, from which the parameters to construct a binomial model used to value the deferred option are calculated. The values for the deferral option in each region are 12,774,411.36 reais in Goiatuba, 2,514,292.71 reais in Maracaju and 76,086.52 reais in Uberaba. When the option values in each region are added to their respective NPVs, the result is the expanded NPVs: 8,047,864.50 reais in Goiatuba, 736,713.79 reais in Maracaju and -3,842,123.50 reais in Uberaba. Moreover, the inflection points of variables subject to risk considered in the study are defined for both the traditional projects\' evaluation and the evaluation from real options. The results indicate that the analysis of real options as a standard to reject projects tends to be more flexible regarding variables subject to risk when compared to the traditional evaluation of projects, admitting lower values of productivity, TRS amount and TRS price, and accepting higher land prices and costs with cutting, loading and transportation of sugarcane. Nevertheless, expanded NPVs indicate that the project in Goiatuba must not be rejected, continuing as an option of future investment; as for Maracaju, considering the deferred option in the project\'s evaluation was not enough, on its own, to revert the negative result of the traditional NPV; however, slight increases in risk variables intrinsic to the activity could make the expanded NPV higher than zero, enabling the project as a future investment option. Concerning Uberaba, the low value of the deferred option associated to the already reduced traditional NPV takes to the rejection of the project as a future investment option.

Autonomous visual navigation algorithms for ground mobile robotic systems working in unstructured environments have been extensively studied for decades. Among these work, algorithm performance evaluations between different design configurations mainly involve the use of benchmark datasets with a limited number of real-world trails. Such evaluations, however, have difficulties to provide sufficient statistical power for performance quantification. In addition, they are unable to independently assess the algorithm robustness to individual realistic uncertainty sources, including the environment variations and processing errors. This research presents a quantitative approach to performance and robustness evaluation and optimisation of autonomous visual navigation algorithms, using large scale Monte-Carlo analyses. The Monte-Carlo analyses are supported by a simulation environment designed to represent a real-world level of visual information, using the perturbations from realistic visual uncertainties and processing errors. With the proposed evaluation method, a stereo vision based autonomous visual navigation algorithm is designed and iteratively optimised. This algorithm encodes edge-based 3D patterns into a topological map, and use them for the subsequent global localisation and navigation. An evaluation on the performance perturbations from individual uncertainty sources indicates that the stereo match error produces significant limitation for the current system design. Therefore, an optimisation approach is proposed to mitigate such an error. This maximises the Fisher information available in stereo image pairs by manipulating the stereo geometry. Moreover, the simulation environment is further updated in association with the algorithm design, which include the quantitative modelling and simulation of localisation error to the subsequent navigation behaviour. During a long-term Monte-Carlo evaluation and optimisation, the algorithm performance has been significantly improved. Simulation experiments demonstrate that the navigation of a 3-DoF robotic system is achieved in an unstructured environment, while possessing sufficient robustness to realistic visual uncertainty sources and systematic processing errors.

A seleção de projetos de investimento é uma das atividades essenciais no dia-a-dia das organizações, e, neste exercício de avaliação, é preciso lidar em geral com uma carga considerável de incerteza. Analisar apenas as características individuais dos projetos é insuficiente diante do impacto que seus aspectos relacionais pode causar nos resultados. Além disso, um fator adicional nesse processo de escolha é a carga informacional já disponível internamente, na forma de conhecimento e percepção de analistas e gestores. Mais ainda, o próprio conceito de valor neste caso depende da perspectiva de quem avalia. Motivado por estas questões, buscou-se neste trabalho elaborar uma proposta de avaliação da carteira de projetos de investimento logicamente estruturada e modular, adaptável a diversas realidades organizacionais possíveis. A montagem do procedimento otimizatório reuniu conceitos de métricas de risco e retorno de projetos, Teoria Moderna de Portfólio, Teoria da Utilidade, simulação de Monte Carlo e decomposição de Cholesky. Por fim, a utilidade da proposta foi testada via sua aplicação em amostra de projetos no segmento de óleo e gás. / The investment projects selection is one of the essential activities in day-to-day operation of companies, and in this evaluation exercise it is generally required to handle a considerable amount of uncertainty. Analysing only the individual characteristics of projects is insufficient considering the possible impact of their relational aspects in results. Furthermore an additional item in this selection process is the informational load already available internally in the form of knowledge and perception of analysts and managers. Moreover even the concept of value in this case depends on the perspective of who evaluates. Motivated by this issues, this study aimed to formulate a proposal for investment projects portfolio evaluation logically structured and modular, adaptable to various possible organizational realities. The conception of optimization procedure brought together concepts of risk and return project metrics, Modern Portfolio Theory, Utility Theory, Monte Carlo simulation and Cholesky decomposition. Finally the proposal utility was tested by its application in a sample of oil and gas projects.

Neste trabalho desenvolvemos um potencial empírico para descrever as ligações químicas entre os átomos de silício, nitrogênio e hidrogênio usando a forma funcional de Tersoff. Exploramos as propriedades estruturais do nitreto de silício amorfo (a-SiNx:Hy) via simulação Monte Carlo e comparamos com dados experimentais. A boa descrição do sistema a-SiNx:Hy, para uma faixa de valores da concentração de nitrogênio (0<x<1,5) e da concentração de hidrogênio (0<y<40%) mostra que o modelo é realístico. Dependendo da concentração de nitrogênio, o hidrogênio possui preferência química diferente para ligar-se ao nitrogênio ou ao silício, o que é corroborado por resultados experimentais. Além do que, a incorporação do hidrogênio reduz consideravelmente a concentração de átomos subcoordenados no material. A estrutura eletrônica do amorfo e defeitos pontuais no nitreto de silício cristalino foram estudadas usando cálculos de primeiros princípios resolvendo as equações de Kohn-Sham. Para tal estudo as configurações inicialmente foram criadas via modelo empírico e serviram como entrada para o cálculo ab initio da energia total e das forças. Nossos resultados mostram que o hidrogênio tem um papel importante nas propriedades estruturais e eletrônicas do nitreto de silício amorfo. Em particular, demonstramos que o hidrogênio remove parcialmente níveis do gap de energia devido a saturação de ligações pendentes. / In this work we developed an empirical potential to describe the chemical bond among silicon, nitrogen and hydrogen atoms using the Tersoff functional form. We explored the structural properties of amorphous silicon nitride (a-SiNx:H,) through the Monte Carlo simulations and compared with experimental data. The good description of the a-SiNx:Hy, systems for a wide range of nitrogen contents (0<x<1.5) and hydrogen contents (0<y<40%) show the reliability of this model. Depending on nitrogen content, hydrogen has a different chemical preference to bond to either nitrogen or silicon, which is corroborated by experimental finding. Besides, hydrogen incorporation reduced considerably the concentration of undercoordinated atoms in the material. Electronic structure of amorphous and point defects in crystalline silicon nitride were studied using first-principles calculations solving the Kohn-Sham equations. For such study the configurations were created initially by empirical model as input for the ab initio total energy and forces calculations. Our results show that hydrogen plays an important role in the structural and electronic properties of amorphous silicon nitride. In particularly we demonstrated the role played by hydrogen to remove partially the levels in the energy gap due saturation of the dangling bond.

As câmaras de ionização apresentam várias vantagens em comparação com os demais dosímetros: facilidade de uso, dependência energética pequena e excelente precisão. Estas vantagens aliadas ao grande número de exames de radiodiagnóstico e tratamentos radioterápicos motivaram o desenvolvimento deste plano de doutorado. Neste projeto foram desenvolvidas e caracterizadas câmaras de ionização para aplicação em dosimetria de feixes de radiodiagnóstico e em terapia, com boa precisão e desempenho nos testes de caracterização dentro dos limites recomendados internacionalmente. Elas foram construídas de maneira simples com materiais nacionais de baixo custo, para que elas possam ser reproduzidas e aplicadas em laboratórios de calibração. Os projetos das câmaras de ionização desenvolvidas e caracterizadas neste projeto apresentam diferenças relacionadas ao material e configuração geométrica em comparação às câmaras de ionização comerciais disponíveis no mercado. Além do desenvolvimento de câmaras de ionização para serem utilizadas em feixes padrões de radiação X como padrões de trabalho, neste projeto também foram desenvolvidas e caracterizadas experimentalmente e por simulação de Monte Carlo duas câmaras de ionização cavitárias de grafite de placas paralelas, que foram caracterizadas como sistemas padrões de referência para determinação da taxa de kerma no ar de fontes de radiação gama. Comparando a taxa de kerma no ar determinada com o padrão de referência do Laboratório de Calibração do IPEN, uma câmara de ionização tipo Farmer, com os valores de taxa de kerma no ar obtidos com as câmaras de ionização de grafite, as máximas diferenças obtidas foram de apenas 1,7% e 1,2% para as câmaras de ionização de grafite G1 e G2, respectivamente. Além disso, estas câmaras de ionização apresentaram fatores de correção próximos de 1,000, que é o ideal para uma câmara de ionização ser caracterizada como um sistema de referência. / Ionization chambers present some advantages in relation to other dosimeters: easiness of handling, low energy dependence and high precision. The advantages associated to ionization chambers and the large number of diagnostic radiology exams and therapeutic treatments motivated the development of this project. In this project ionization chambers were developed and characterized to be applied in diagnostic radiology and therapy beam dosimetry, with high precision and performance, in compliance with international recommendations. They were assembled in a simple way, utilizing low-cost national materials, so they can be reproduced and applied at calibration laboratories. The project of these ionization chambers presents some differences in relation to commercial ionization chambers, as the materials utilized and geometrical arrangements. Besides the development of the ionization chambers to be utilized in standard X-ray beam dosimetry as work standard systems, two graphite parallel-plate ionization chambers were developed and characterized to be applied as reference standard systems for determining the air kerma rates of gamma radiation sources. Comparing the air kerma rates determined with the reference standard of the Calibration Laboratory of IPEN, a Farmer ionization chamber, with the values of the air kerma rates obtained with the graphite ionization chambers, the maximum differences obtained were only 1.7% and 1.2% for the G1 and G2 graphite ionization chambers, respectively. Moreover, these ionization chambers presented correction factors close to 1.000, which is ideal for an ionization chamber be characterized as a reference standard system.

A câmara de ionização é um tipo de dosímetro muito utilizado atualmente para medidas precisas, tais como as necessárias em radioterapia. Existem diferentes tipos de câmaras de ionização para diferentes aplicações, como exemplo, as câmaras tipo lápis utilizadas para dosimetria em tomografia computadorizada (TC) e as câmaras cavitárias de grafite utilizadas como sistemas padrões primários para determinação da taxa de kerma no ar. Neste trabalho, foram caracterizadas duas câmaras de ionização tipo lápis, de diferentes volumes sensíveis e com comprimentos do volume sensível menores que as empregadas em TC, em feixes de 60Co e duas câmaras de ionização de grafite foram desenvolvidas e caracterizadas para constituir um sistema padrão primário para feixes de 60Co. Além destas câmaras de ionização, também foi projetada e avaliada uma câmara de ionização cilíndrica construída utilizando-se cloreto de polivinila (PVC) para estudar inicialmente as configurações geométricas das câmaras de ionização de grafite, já que o PVC é mais facilmente usinado e apresenta um custo relativamente baixo quando comparado ao grafite. O estudo inicial realizado com as câmaras de ionização tipo lápis foi muito importante, principalmente no que se refere à escolha do material para o desenvolvimento das câmaras de ionização, aos parâmetros utilizados nas simulações de Monte Carlo e também na determinação do espectro de radiação que melhor representa a fonte de 60Co do Laboratório de Calibração de Instrumentos (LCI). A partir dos resultados obtidos com as câmaras de ionização tipo lápis e com a câmara de ionização cilíndrica de PVC foram projetadas e caracterizadas experimentalmente e por simulação de Monte Carlo duas câmaras de ionização de grafite. Os resultados obtidos da caracterização destas câmaras de ionização apontaram que elas possuem qualidade metrológica para atuação como padrões primários de referência. Como aplicação do estudo das câmaras de ionização de grafite, o valor da taxa de kerma no ar da fonte de 60Co do LCI foi determinado e comparado com o valor obtido com o padrão de referência do LCI. Os valores determinados com os protótipos desenvolvidos neste projeto (CG1 e CG2) diferiram em apenas 0,17% e 1,7%, respectivamente, do valor calculado com o sistema padrão do IPEN. / Ionization chambers are the most employed dosimeters for precise measurements, as those requested in radiotherapy. There are several different ionization chambers, employed for different applications, such as pencil ionization chambers, used in computed tomography (CT) dosimetry, and cavity ionization chambers, used as primary standard systems for the air kerma determination. In this work two pencil ionization chambers, with sensitive volumes smaller in size and length than those employed in CT, were characterized in 60Co gamma beams, and two graphite ionization chambers were developed and characterized in order to compose a primary standard system for the beam dosimetry of 60Co sources. Besides these ionization chambers, a cylindrical prototype made of polyvinyl chloride (PVC) was developed and characterized, in order to evaluate the geometrical design of the graphite ionization chambers. This step was important, since PVC is easier to use as manufacture material and it presents a lower production cost than graphite. The inicial study, with the pencil ionization chambers, was essential in order to choose the materials and parameters employed for the further ionization chamber models. The determination of the radiation spectra that best fits the 60Co source employed in this work was also carried out with a pencil ionization chamber. From the results with the pencil and the PVC ionization chambers, the graphite dosimeters were projected, developed and characterized, both experimentally and using Monte Carlo simulations. The results obtained with these dosimeters pointed out that they present metrological quality to be used as primary standard systems. As an application of the study concerning the graphite ionization chambers, the air kerma rate of the 60Co source of the Calibration Laboratory was determined and compared with the value obtained with the IPEN standard system. The values obtained with the developed ionization chambers CG1 and CG2 presented differences of only 0.17% and 1.7%, respectively.

As câmaras de ionização apresentam várias vantagens em comparação com os demais dosímetros: facilidade de uso, dependência energética pequena e excelente precisão. Estas vantagens aliadas ao grande número de exames de radiodiagnóstico e tratamentos radioterápicos motivaram o desenvolvimento deste plano de doutorado. Neste projeto foram desenvolvidas e caracterizadas câmaras de ionização para aplicação em dosimetria de feixes de radiodiagnóstico e em terapia, com boa precisão e desempenho nos testes de caracterização dentro dos limites recomendados internacionalmente. Elas foram construídas de maneira simples com materiais nacionais de baixo custo, para que elas possam ser reproduzidas e aplicadas em laboratórios de calibração. Os projetos das câmaras de ionização desenvolvidas e caracterizadas neste projeto apresentam diferenças relacionadas ao material e configuração geométrica em comparação às câmaras de ionização comerciais disponíveis no mercado. Além do desenvolvimento de câmaras de ionização para serem utilizadas em feixes padrões de radiação X como padrões de trabalho, neste projeto também foram desenvolvidas e caracterizadas experimentalmente e por simulação de Monte Carlo duas câmaras de ionização cavitárias de grafite de placas paralelas, que foram caracterizadas como sistemas padrões de referência para determinação da taxa de kerma no ar de fontes de radiação gama. Comparando a taxa de kerma no ar determinada com o padrão de referência do Laboratório de Calibração do IPEN, uma câmara de ionização tipo Farmer, com os valores de taxa de kerma no ar obtidos com as câmaras de ionização de grafite, as máximas diferenças obtidas foram de apenas 1,7% e 1,2% para as câmaras de ionização de grafite G1 e G2, respectivamente. Além disso, estas câmaras de ionização apresentaram fatores de correção próximos de 1,000, que é o ideal para uma câmara de ionização ser caracterizada como um sistema de referência. / Ionization chambers present some advantages in relation to other dosimeters: easiness of handling, low energy dependence and high precision. The advantages associated to ionization chambers and the large number of diagnostic radiology exams and therapeutic treatments motivated the development of this project. In this project ionization chambers were developed and characterized to be applied in diagnostic radiology and therapy beam dosimetry, with high precision and performance, in compliance with international recommendations. They were assembled in a simple way, utilizing low-cost national materials, so they can be reproduced and applied at calibration laboratories. The project of these ionization chambers presents some differences in relation to commercial ionization chambers, as the materials utilized and geometrical arrangements. Besides the development of the ionization chambers to be utilized in standard X-ray beam dosimetry as work standard systems, two graphite parallel-plate ionization chambers were developed and characterized to be applied as reference standard systems for determining the air kerma rates of gamma radiation sources. Comparing the air kerma rates determined with the reference standard of the Calibration Laboratory of IPEN, a Farmer ionization chamber, with the values of the air kerma rates obtained with the graphite ionization chambers, the maximum differences obtained were only 1.7% and 1.2% for the G1 and G2 graphite ionization chambers, respectively. Moreover, these ionization chambers presented correction factors close to 1.000, which is ideal for an ionization chamber be characterized as a reference standard system.

A câmara de ionização é um tipo de dosímetro muito utilizado atualmente para medidas precisas, tais como as necessárias em radioterapia. Existem diferentes tipos de câmaras de ionização para diferentes aplicações, como exemplo, as câmaras tipo lápis utilizadas para dosimetria em tomografia computadorizada (TC) e as câmaras cavitárias de grafite utilizadas como sistemas padrões primários para determinação da taxa de kerma no ar. Neste trabalho, foram caracterizadas duas câmaras de ionização tipo lápis, de diferentes volumes sensíveis e com comprimentos do volume sensível menores que as empregadas em TC, em feixes de 60Co e duas câmaras de ionização de grafite foram desenvolvidas e caracterizadas para constituir um sistema padrão primário para feixes de 60Co. Além destas câmaras de ionização, também foi projetada e avaliada uma câmara de ionização cilíndrica construída utilizando-se cloreto de polivinila (PVC) para estudar inicialmente as configurações geométricas das câmaras de ionização de grafite, já que o PVC é mais facilmente usinado e apresenta um custo relativamente baixo quando comparado ao grafite. O estudo inicial realizado com as câmaras de ionização tipo lápis foi muito importante, principalmente no que se refere à escolha do material para o desenvolvimento das câmaras de ionização, aos parâmetros utilizados nas simulações de Monte Carlo e também na determinação do espectro de radiação que melhor representa a fonte de 60Co do Laboratório de Calibração de Instrumentos (LCI). A partir dos resultados obtidos com as câmaras de ionização tipo lápis e com a câmara de ionização cilíndrica de PVC foram projetadas e caracterizadas experimentalmente e por simulação de Monte Carlo duas câmaras de ionização de grafite. Os resultados obtidos da caracterização destas câmaras de ionização apontaram que elas possuem qualidade metrológica para atuação como padrões primários de referência. Como aplicação do estudo das câmaras de ionização de grafite, o valor da taxa de kerma no ar da fonte de 60Co do LCI foi determinado e comparado com o valor obtido com o padrão de referência do LCI. Os valores determinados com os protótipos desenvolvidos neste projeto (CG1 e CG2) diferiram em apenas 0,17% e 1,7%, respectivamente, do valor calculado com o sistema padrão do IPEN. / Ionization chambers are the most employed dosimeters for precise measurements, as those requested in radiotherapy. There are several different ionization chambers, employed for different applications, such as pencil ionization chambers, used in computed tomography (CT) dosimetry, and cavity ionization chambers, used as primary standard systems for the air kerma determination. In this work two pencil ionization chambers, with sensitive volumes smaller in size and length than those employed in CT, were characterized in 60Co gamma beams, and two graphite ionization chambers were developed and characterized in order to compose a primary standard system for the beam dosimetry of 60Co sources. Besides these ionization chambers, a cylindrical prototype made of polyvinyl chloride (PVC) was developed and characterized, in order to evaluate the geometrical design of the graphite ionization chambers. This step was important, since PVC is easier to use as manufacture material and it presents a lower production cost than graphite. The inicial study, with the pencil ionization chambers, was essential in order to choose the materials and parameters employed for the further ionization chamber models. The determination of the radiation spectra that best fits the 60Co source employed in this work was also carried out with a pencil ionization chamber. From the results with the pencil and the PVC ionization chambers, the graphite dosimeters were projected, developed and characterized, both experimentally and using Monte Carlo simulations. The results obtained with these dosimeters pointed out that they present metrological quality to be used as primary standard systems. As an application of the study concerning the graphite ionization chambers, the air kerma rate of the 60Co source of the Calibration Laboratory was determined and compared with the value obtained with the IPEN standard system. The values obtained with the developed ionization chambers CG1 and CG2 presented differences of only 0.17% and 1.7%, respectively.

Les pathologies cardio-vasculaires d’origine athéroscléreuse, premières causes de mortalité dans les pays occidentaux, sont insuffisamment prises en charge par les outils de dépistage et de suivi thérapeutique actuels. La Tomographie par Emission de Positons (TEP) est susceptible d’apporter au clinicien des outils puissants pour le diagnostic et le suivi thérapeutique des patients, en particulier grâce au traceur Fluorodésoxyglucose marqué au fluor 18 ([18F]-FDG). Cependant, l’Effet de Volume Partiel (EVP), dû notamment à la résolution spatiale limitée dans les images (plusieurs millimètres) en regard des faibles dimensions (de l’ordre du millimètre) des VOlumes d’Intérêt (VOIs), et les fluctuations statistiques du signal mesuré présentent des défis pour une quantification fiable.Un modèle original de lésion athéromateuse, paramétré par ses dimensions et sa concentration d’activité, a été développé et des simulations Monte-Carlo d’acquisitions TEP au [18F]-FDG de 36 lésions ont été produites. A partir des acquisitions simulées, nous avons montré que le nombre d’itérations des reconstructions itératives, le post-filtrage appliqué et le moyennage dans le VOI,paramètres relevés comme hautement variables dans une revue de la littérature dédiée, peuvent induire des variations des valeurs de fixation mesurées d’un facteur 1.5 à 4. Nous avons montré qu’une modélisation de la réponse du tomographe pouvait réduire le biais de mesure d’environ 10% par rapport au biais mesuré sur une image reconstruite avec un algorithme itératif standard et pour un niveau de bruit comparable. Sur les images reconstruites, nous avons montré que la fixation mesurée reste très biaisée (sous-estimation de plus de 50% du SUV réel) et dépend fortement des dimensions de la lésion à cause de l’EVP. Un contraste minimum de 4 par rapport à l’activité sanguine est nécessaire pour qu’une lésion soit détectée. Sans correction d’EVP, la mesure présente une corrélation faible avec la concentration d’activité, mais est très corrélée à l’activité totale dans la lésion. L’application d’une correction d’EVP fournit une mesure moins sensible à la géométrie de la lésion et plus corrélée à la concentration d’activité mais réduit la corrélation à l’activité totale dans la lésion.En conclusion, nous avons montré que l’intégralité de la fixation du [18F]-FDG dans les lésions athéromateuses inflammatoires totale peut être caractérisée sur les images TEP. Cette estimée ne requiert pas de correction de l’EVP. Lorsque la concentration d’activité dans la lésion est estimée, les mesures sont très biaisées à cause de l’EVP. Ce biais peut être réduit en mesurant le voxel d’intensité maximale, dans les images reconstruites sans post-filtrage avec au moins 80 itérations incluant un modèle de réponse du détecteur. La mise en œuvre d’une correction d’EVP facilite la détection des changements d’activité métabolique indépendamment de changements de dimensions de la zone siègede l’inflammation. Une quantification absolue exacte de la concentration d’activité dans les lésions ne sera possible que via une amélioration substantielle de la résolution spatiale des détecteurs TEP. / Cardiovascular disease is the leading cause of death in western countries. New strategies and tools for diagnosis and therapeutic monitoring need to be developed to manage patients with atherosclerosis, which is one major cause of cardiovascular disease. Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography (FDG-PET) is a powerful imaging technique that can detect at early stages plaques prone to rupture. Yet, Partial Volume Effect (PVE), due to the small lesion dimensions (around 1 mm) with respect to the scanner spatial resolution (around 6 mm full width at half maximum), and statistical variations considerably challenge the precise characterization of plaques from PET images. An original model of atheromatous lesion parameterized by its dimensions and activity concentration, was developed. Thirty six Monte Carlo simulations of FDG-PET acquisitions were produced. Based on the simulations, we showed that the number of iterations in iterative reconstructions, the post filtering of reconstructed images and the quantification method in the Volume Of Interests (VOI) varied sharply in an analysis of the dedicated literature. Changes in one of these parameters only could induce variations by a factor of 1.5 to 4 in the quantitative index. Overall, inflammation remained largely underestimated (> 50% of the real uptake). We demonstrated that modeling the detector response could reduce the bias by 10% of its value in comparison to a standard OSEM recontruction and for an identical level of noise. In reconstructed images, we showed that the measured values depended not only on the real uptake but also on the lesion dimensions because of PVE. A minimum contrast of 4 with respect to blood activity was required for the lesion to be observable. Without PVE correction, the measured values exhibited a correlation with activity concentration but were much more correlated with the total uptake in the lesion. Applying a PVE correction leads to an activity estimate that was less sensitive to the geometry of the lesion. The corrected values were more correlated to the activity concentration and less correlated to the total activity. In conclusion, we showed that the total activity in inflammatory lesions could be assessed in FDG-PET images. This estimate did not require PVE correction. Tracer concentration estimates are largely biased due to PVE, and the bias can be reduced by measuring the maximum voxel in the lesion in images reconstructed with at least 80 iterations and by modeling the detector response. Explicit PVE correction is recommended to detect metabolic changes independent of geometric changes. An accurate estimation of plaque uptake will however require the intrinsic spatial resolution of PET scanners to be improved.